分離分析技術課程論文氣相色譜質譜聯(lián)用技術的原理及應用資料

1、學號：20135051分離分析技術課程論文氣相色譜-質譜聯(lián)用技術的原理及應用學 院 化學化工學院 專 業(yè) 化學 年 級 201級化學 班 姓 名 指導教師 甘甜 職稱 副教授 成績及評語 2015 年 12 月 24 日目 錄 摘 要1關鍵詞1引言11.氣相色譜質譜聯(lián)用技術的原理11.1氣相色譜原理11.2質譜原理22.氣相色譜質譜聯(lián)用技術的常用術語23.氣相色譜質譜聯(lián)用技術的優(yōu)點34.氣相色譜質譜聯(lián)用技術的應用34.1 GC-MS在醫(yī)藥方面的應用34.2 GC-MS在食品方面的應用44.3 GC-MS在環(huán)境監(jiān)測中的應用44.4 GC-MS在有機合成中的應用44.5 GC-MS在刑事鑒識中的應

2、用5參考文獻5Abstract6Keywords6氣相色譜-質譜聯(lián)用技術的原理及應用姓名： 學號：20135051摘 要：本文首先對氣相色譜-質譜聯(lián)用技術的原理、常用術語進行綜述，然后介紹了它的優(yōu)點，最后總結了氣相色譜-質譜聯(lián)用技術的應用。關鍵詞：氣相色譜-質譜聯(lián)用技術；原理；常用術語；應用引言氣相色譜-質譜聯(lián)用(英語：Gas chromatographymass spectrometry，簡稱氣質聯(lián)用，英文縮寫GC-MS)是一種結合氣相色譜和質譜的特性，在試樣中鑒別不同物質的技術。GC-MS利用了色譜的高分離能力和質譜的高鑒別特性，可對復雜的混合樣品進行分離、定性、定量分析的一次完成，是一種

3、完美的現(xiàn)代分析方法。GC-MS是聯(lián)用技術中最完善、應用最廣泛的技術，在分析檢測和科研的許多領域起著重要作用。1. 氣相色譜質譜聯(lián)用技術的原理氣相色譜是一種公認的快速、高效的分離技術。在定性方面，由于它是利用保留時間作為鑒定手段而受到很大限制。質譜法與之相反，雖不適用于混合物的分析，但卻是一種高效的定性分析技術，可以方便地給出純化合物的分子結構信息。氣相色譜質譜聯(lián)用技術不僅能充分發(fā)揮其各自的優(yōu)點，而且可以彌補相互的不足1。氣相色譜質譜聯(lián)用技術利用氣相色譜作為質譜的進樣系統(tǒng)，使復雜的化學組分得到分離；利用質譜儀作為檢測器進行定性和定量分析。1.1 氣相色譜原理氣相色譜法是二十世紀五十年代出現(xiàn)的一項

4、重大科學技術成就。這是一種新的分離、分析技術，它在工業(yè)、農業(yè)、國防、建設、科學研究中都得到了廣泛應用，是一種以氣體為流動相的柱色譜法，根據(jù)所用固定相狀態(tài)的不同可分為氣固色譜(GSC)和氣液色譜(GLC)。氣相色譜(GC)是以氣體為流動相的色譜方法，當多組分的混合物進入色譜柱后，由于吸附劑對每個組分的吸附力不同，經過一定時間后，各組分在色譜柱中的運行速度也就不同。吸附力弱的組分容易被解吸下來，最先離開色譜柱進入檢測器，而吸附力最強的組分最不容易被解吸下來，因此最后離開色譜柱。如此，各組分在色譜柱中彼此分離，順序進入檢測器中被檢測、記錄下來。由于樣品在氣相中傳遞速度快，因此樣品組分在流動相和固定相

5、之間可以瞬間地達到平衡。另外加上可選作固定相的物質很多，因此氣相色譜法是一個分析速度快和分離效率高的分離分析方法。近年來采用高靈敏選擇性檢測器，使得它又具有分析靈敏度高、應用范圍廣等優(yōu)點2。氣相色譜由以下五大系統(tǒng)組成：氣路系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、檢測記錄系統(tǒng)。組分能否分開，關鍵在于色譜柱，分離后組分能否鑒定出來則在于檢測器，所以分離系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)是儀器的核心。1.2 質譜原理質譜分析法(MS)主要是通過對樣品離子的質荷比進行分析，實現(xiàn)對樣品定性和定量的一種分析方法。樣品進入質譜儀，在質譜儀離子源中，化合物被電子轟擊，電離成分子離子和碎片離子，這些離子在質量分析器中，按質荷比大小順序

6、分開，經電子倍增器檢測，即可得到化合物的質譜圖，一般質譜圖的橫坐標是質荷比，縱坐標為離子的強度。離子的絕對強度取決于樣品量和儀器的靈敏度；離子的相對強度和樣品分子結構有關。同一樣品，在一定的電離條件下得到的質譜圖是相同的，這是質譜進行有機物定性分析的基礎。通常GC-MS聯(lián)用儀的數(shù)據(jù)系統(tǒng)都附帶一個譜庫，存有十幾萬到幾十萬個化合物的標準EI質譜圖。得到一個未知物的質譜圖后，可以通過計算機進行庫檢索，查得該質譜圖所對應的化合物，這種方法方便、快捷、省力。但是，如果質譜庫中沒有這種化合物或得到的質譜圖有其他組分干擾，檢索常常會給出錯誤結果，因此還必須輔以其他定性方式才能確定3。如果使用快原子轟擊或電噴

7、霧等其他電離源，則得不到可供檢索的標準質譜圖，不能進行庫檢索定性，只能提供分子量信息，可通過采用串聯(lián)質譜儀獲取碎片信息，用來推斷化合物結構。高分辨率質譜儀，可以精確測定分子離子或碎片離子的質量，依靠計算機可以計算出化合物的組成式，對化合物的定性很有幫助。2. 氣相色譜質譜聯(lián)用技術的常用術語質荷比(mass-to-charge ratio)是帶電粒子的質量與所帶電簡之比值，以m/e表示，是質譜分析中的一個重要參數(shù)，不同m/e值的粒子在一定的加速電壓(V)和一定磁場強度(E)下，所形成的一個弧形軌跡的半徑(r)與m/e成正比。20世紀90年代時，IUPAC規(guī)定用以表示質荷比的m/e改為m/z4?；?/p>

8、峰(base peak)質譜圖中表現(xiàn)為最高豐度離子的峰。計算各峰相對豐度時，常以基峰為100。豐度(abundance)質譜中離子的數(shù)量用豐度表示，質譜中最強峰稱為基峰，其他離子數(shù)量占基峰的百分數(shù)即該離子的相對豐度，又稱相對強度。3. 氣相色譜質譜聯(lián)用技術的優(yōu)點GC-MS在各種聯(lián)用技術中是最成熟的。就其應用范圍來說，GC-MS與GC基本相同，但質譜法固有的優(yōu)點擴大了其應用范圍，其主要優(yōu)點如下：(1)定性能力強用化合物的指紋質譜圖鑒定組分，可靠性大大優(yōu)于組分色譜保留時間定性；GC-MS提供的大量結構信息為未知物的定性提供了可能性，特別適用于藥物代謝產物、降解產物的鑒別，這是GC無法實現(xiàn)的。(2)

9、可分析色譜尚未分離的組分采用提取離子色譜法、選擇離子監(jiān)測法等技術，可分析總離子流色譜圖上尚未分離或被化學噪聲掩蓋的色譜峰。(3)一般可省略其他色譜檢測器GC-MS聯(lián)用儀的全掃描工作方式相當于GC中最通用的高靈敏度檢測器，如FID；選擇離子監(jiān)測工作方式是最可靠和最有選擇性的更高靈敏度檢測器，相當于GC中的專用檢測器，如NPD、ECD等5。4. 氣相色譜質譜聯(lián)用技術的應用氣相色譜質譜(GC-MS)聯(lián)用技術結合了色譜強大的分離功能和質譜準確的鑒別功能，具有高靈敏度、高選擇性、高分離能力、檢出限低、分析速度快、應用范圍廣和自動化程度高等特點，可以實現(xiàn)多種化合物的同時測定。近年來得到了廣泛的應用并發(fā)揮著

10、非常重要的作用。4.1 GC-MS在醫(yī)藥方面的應用(1)在體內藥物分析方面的應用根據(jù)國際奧委會醫(yī)學委員會的要求，體育運動中的興奮劑檢測唯一能用作確認的儀器是GC-MS。一般興奮劑檢測實驗室都用GC-MS作初篩。初篩一般用選擇離子檢測(SIM)能有較高的靈敏度，初篩有懷疑的樣品必須重新進行檢測，并用樣品與同樣條件下比對物全掃描提供的質譜圖的一致性、保留時間的一致性對檢測物質進行定性6。(2)在中藥研究中的應用在中藥研究中的應用GC-MS技術檢測靈敏度高，分離效能好，使之在中藥研究領域的應用越來越受到重視。在化學成分分析方面廣泛應用于揮發(fā)油、生物堿、糖類、脂肪酸類、甾類化合物分析，在未知成分的鑒定

11、、有效成分分析測定、藥效及藥動等方面也多有研究。GC-MS是優(yōu)化生產工藝、建立中藥質量控制標準、提高中藥復方的質量水平的有效手段之一。中藥的化學成分復雜且含量差異大，一種儀器的使用往往很難得到準確結果，GC-MS利用了色譜的高分離能力和質譜的高鑒別特性可以快速得到準確結果7。4.2 GC-MS在食品方面的應用(1)在檢測食品中添加劑的應用標準GB/T 19648-2006用氣相色譜-質譜法測定水果和蔬菜中500種農藥及相關化學品殘留量。黃惠玲等人選擇GC-MS/SIM與大體積進樣技術結合，測定蔬菜、水果中包括有機磷、氨基甲酸酯、有機氯類、菊酯類在內的17種農藥殘留。檢測食品中農藥殘留，Manu

12、ela Schellin等人就GC-MS 檢測分析了八種農藥在食品中的殘留。大多數(shù)獸藥的GC-MS分析法都很成熟。Daeseleire-EAI等使用GC-MS檢測，通過氣相色譜保留時間和質譜數(shù)據(jù)分析對牛肌肉組織或尿液中的睪丸激素，雌二醇、孕酮等多種激素進行分析8。(2)在分析食品中風味物質的應用宋興良等人用GC-MS對啤酒的風味物質進行定性分析，從啤酒中共分離鑒定出37種成分，其主要成分是甲酸異戊酯、甲酸異丙酯、苯乙醇、異戊醇、2-乙氧基丙醇等酯類和醇類物質，它們的含量約占總量的70 %以上9。葛武鵬等使用GC-MS進行分析研究，結果顯示牛奶原味酸奶中含有48種揮發(fā)性風味物質，羊奶酸奶中含有5

13、0種揮發(fā)性風味物質，主要為羧酸類、醇及呋喃類、醛類、酮類、酯類、烴類、含氮化合物、含硫化合物8大類，其主要風味物質包括雙乙酰、2-呋喃甲醇、3-羥基-2-丁酮等10。4.3 GC-MS在環(huán)境監(jiān)測中的應用由于GC-MS具有靈敏度高，分析速度快，應用范圍廣等特點，因此很快就被應用于環(huán)境樣品分析，為環(huán)境分析開辟了一條新的途徑，同時其正在成為跟蹤持續(xù)有機物污染的工具。GC-MS設備費用已經顯著降低，并且其可靠性也已經提高，使該技術更適合用于環(huán)境監(jiān)測研究，如環(huán)境水質分析、空氣和廢氣的分析以及應急監(jiān)測11。4.4 GC-MS在有機合成中的應用GC-MS在分析測定有機化合物方面，以其快速、靈敏、選擇性好的特

14、點，倍受分析工作者青睞。有機化工合成的分析中，經常需要對生成的物質進行結構鑒定，由于氣相色譜的定性基本是通過標準物質保留時間定性，實踐中副反應產物從資料或理論上推斷常常有誤差，更不要說是否能找到相應的標準品了，但 GC-MS 在這些方面顯出很大的優(yōu)勢。此外合成中難以分離的雜質性質和主產品接近，在氣相色譜中要將大量的主產品和性質相近的微量雜質分開有一定的難度，而 GC-MS 的選擇性離子功能可以使特定物質的靈敏度大大提高12。4.5 GC-MS在刑事鑒識中的應用GC-MS分析人身體上的小顆粒幫助將罪犯與罪行建立聯(lián)系。用GC-MS進行火災殘留物的分析方法已經很好的確立了起來。甚至，美國試驗材料學會

15、確定了火災殘留物的分析標準。在這種分析中，GC-MS特別有用，因為試樣中常常含有非常復雜的基質，并且，法庭上使用的結果要求要有高的精確度13。參考文獻:1 孔令義編著.復雜天然產物波譜解析M.中國醫(yī)藥科技出版社.2012.09:110.2 武開業(yè),趙麗麗,雷林.GC-MS分類及應用J.科技信息.2010.09:785.3 凌笑梅主編.高等儀器分析實驗與技術M.北京大學醫(yī)學出版社.2006.02:2. 4 質量技術監(jiān)督行業(yè)職業(yè)技能鑒定指導中心編.化學基礎與分析檢驗J.中國質檢出版社.2013.03:273.5 孫毓慶,胡育筑主編.分析化學(下)M.科學出版社.2011.06:340.6 王宇成主

16、編.最新色譜分析檢測方法及應用技術實用手冊M.銀聲音像出版社.2004.12:1743.7 鄒海洋,陳再潔,鄭建明.GC-MS在中藥研究中的應用J.現(xiàn)代商貿工業(yè).2010.9:362-364.8 郭燕金.GC-MS原理及在食品添加劑檢測中的應用J.海峽藥學.2013.07:126-128.9 宋興良,朱化雨.氣相色譜-質譜法分析啤酒中的風味物質J.食品研究與開發(fā).2006.05:115.10 葛武鵬,李元瑞,陳瑛,等.牛羊奶酸奶揮發(fā)性風味物質固相微萃取GC/MS分析J. 農業(yè)機械學報.2008.11:65-75.11 鄧力,余軼松. GC-MS在環(huán)境監(jiān)測中的應用J.環(huán)境工程.2013.03:601-605.12 汪峻,姚斐.GC-MS在有機合成中的一些應用J.現(xiàn)代科學儀器.2006.05:101-103.13 色譜質譜聯(lián)用技術Pr